一种基于can总线的流程的安全模拟方法及系统的制作方法
【专利摘要】基于CAN总线的流程的安全模拟方法，主要步骤包括：采集真实系统的CAN总线上的实时数据；将真实系统的CAN总线上的实时消息和实时数据与实时数据的时间信息封装为实时数据包；定义真实系统运行场景模型，形成真实系统的工作现场的流程片段；根据状态片段或状态片段的组合，组合实时数据包，形成运行场景数据；根据模拟系统的模拟过程，顺序输出运行场景数据，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据。将现场真实数据与模拟控制策略和真实控制过程中的控制流程分解并形成匹配关系，使得策略步骤、控制流程由真实的现场数据包回放匹配形成不同细节和范围的数据包、流程和场景。简化了模拟过程中的数据融合和处理接口。还包括一种安全模拟系统。
【专利说明】
一种基于CAN总线的流程的安全模拟方法及系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种信号模拟方法及系统，特别是涉及一种现场状态信号的信号模拟方法及系统。
【背景技术】
[0002]模拟训练系统是对真实系统的模拟，通常的做法是将真实系统的控制流程和控制策略在模拟系统主机上通过软件编程重新实现一遍。这会导致编程、测试、校验的工作量大、成本高。另一方面，由于软件开发过程中对控制策略代码实现过程中导致信息分发，也不利于真实控制系统中控制策略的保密。
[0003]例如申请号为201410161859.0，申请日为2014.04.22，发明名称为“多功能电动汽车CAN总线车载设备模拟器”的专利文献，包括USB接口电路、非隔离DC-DC开关电源、单片机及其外围电路、隔离DC-DC开关电源、存储和显示电路、2路CAN总线接□电路;所述单片机分别与USB接口电路、非隔离DC-DC开关电源、存储和显示电路、2路CAN总线接口电路连接;所述USB接口电路分别与非隔离DC-DC开关电源、隔离DC-DC开关电源连接;所述USB接口电路用于获取工作电源并实现与PC机的通信连接;所述隔离DC-DC开关电源与2路CAN总线接口电路连接，为2路CAN总线接口电路供电;所述非隔离DC-DC开关电源为该模拟器除2路CAN总线接口电路以外的其余电路供电。所述单片机主要用于运行车载充电机的设备模型和BMS的设备模型;所述车载充电机的设备模型和BMS的设备模型由模型输入源、模型参数、模型数据结构、模型算法和模型输出宿组成;模型输入源、模型参数和模型输出宿通过PC机来配置，并保存在存储电路中；模型算法按照设置的采样周期来运行，从模型输入源获得数据，按照设备模型对应的方程和模型参数进行计算后，从模型输出宿输出结果，设备模型在CAN总线的输入和输出按照SAEJ1939标准数据包进行传输。所述单片机针对片上USB外设和片上CAN外设的收发数据中断线程设置外部缓冲区，构成二级缓冲区结构，使片上USB外设和片上CAN外设的控制电路、外设内部缓冲区、中断线程、外部缓冲区、主线程形成串联的两级生产者-消费者模型结构，单片机外设和(PU能并行工作。
[0004]仅仅是单一车载设备的模拟就需要复杂的硬件与软件设计，大大增加了模拟仿真的时间成本和建设成本。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种基于CAN总线的流程的安全模拟方法，解决现有信号模拟过程中模拟方法高成本低安全性的技术问题。
[0006]本发明的另一个目的是提供一种基于CAN总线的流程的安全模拟系统，解决现有信号模拟系统高成本低安全性的技术问题。
[0007]本发明的基于CAN总线的流程的安全模拟方法，主要步骤包括:
[0008]sOl，采集真实系统的CAN总线上的实时数据；
[0009]s02，将真实系统的CAN总线上的实时消息和实时数据与实时数据的时间信息封装为实时数据包；
[0010]S03，定义真实系统运行场景模型，形成真实系统的工作现场的流程片段；
[0011]s04，根据状态片段或状态片段的组合，组合实时数据包，形成运行场景数据；
[0012]s05，根据模拟系统的模拟过程，顺序输出运行场景数据，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据。
[0013]所述步骤sOl中还包括以下步骤中的一种或几种:
[0014]采集真实系统的CAN总线上的实时数据的时间信息；
[0015]采集真实系统的CAN总线上的实时消息。
[0016]所述步骤s02中还包括以下步骤中的一种或几种:
[0017]封装实时数据与实时数据的时间信息为第一类型实时数据包；
[0018]封装实时消息与实时数据的时间信息为第二类型实时数据包；
[0019]封装实时消息与实时数据为为第三类型实时数据包。
[0020]所述步骤s03中还包括以下步骤中的一种或几种:
[0021 ]定义工作现场的单一流程片段；
[0022]定义工作现场的连续流程片段；
[0023]定义工作现场的复合流程片段；
[0024]定义工作现场的连续的复合流程片段；
[0025]工作现场的触发流程片段；
[0026]工作现场的异常流程片段。
[0027]所述步骤s04中还包括以下步骤中的一种或几种:
[0028]形成单一运行场景数据；
[0029]形成并发运行场景数据；
[0030]形成触发运行场景数据；
[0031]形成异常运行场景数据。
[0032]所述步骤s05中还包括以下步骤中的一种或几种:
[0033]根据模拟过程，顺序输出运行场景数据的流程片段，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据的流程片段；
[0034]根据模拟过程，顺序输出运行场景数据的实时数据包，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据的实时数据包。
[0035]本发明的基于CAN总线的流程的安全模拟系统，包括现场数据采集装置、采集数据封装装置、数据场景定义装置、数据场景封装装置和模拟场景导入装置，其中:
[0036]现场数据采集装置，用于采集真实系统的CAN总线上的实时数据;实时数据包括控制数据和状态数据；
[0037]采集数据封装装置，用于将真实系统的CAN总线上的实时消息和实时数据与实时数据的时间信息封装为实时数据包；
[0038]数据场景定义装置，用于定义真实系统运行场景模型，形成真实系统的工作现场的流程片段；
[0039]数据场景封装装置，用于根据状态片段或状态片段的组合，组合实时数据包，形成运行场景数据；
[0040]模拟场景导入装置，用于根据模拟系统的模拟过程，顺序输出运行场景数据，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据。
[0041]所述数据采集装置中还包括以下装置一个或多个:
[0042]采集真实系统的CAN总线上的实时数据的时间信息的装置；
[0043]采集真实系统的CAN总线上的实时消息的装置。
[0044]所述采集数据封装装置中还包括一个或多个以下装置:
[0045]封装实时数据与实时数据的时间信息为第一类型实时数据包的装置；
[0046]封装实时消息与实时数据的时间信息为第二类型实时数据包的装置；
[0047]封装实时消息与实时数据为第三类型实时数据包的装置。
[0048]所述数据场景定义装置中还包括以下装置一个或多个:
[0049]定义工作现场的单一流程片段的装置；
[0050]定义工作现场的连续流程片段的装置；
[0051]定义工作现场的复合流程片段的装置；
[0052]定义工作现场的连续的复合流程片段的装置；
[0053]工作现场的触发流程片段的装置；
[0054]工作现场的异常流程片段的装置。
[0055]数据场景封装装置中还包括以下装置一个或多个:
[0056]形成单一运行场景数据的装置；
[0057]形成并发运行场景数据的装置；
[0058]形成触发运行场景数据的装置；
[0059]形成异常运行场景数据的装置。
[0060]模拟场景导入装置中还包括以下装置一个或多个:
[0061]根据模拟过程，顺序输出运行场景数据的流程片段，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据的流程片段的装置；
[0062]根据模拟过程，顺序输出运行场景数据的实时数据包，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据的实时数据包的装置。
[0063]本发明的基于CAN总线的流程的安全模拟方法，将现场真实数据与模拟控制策略和真实控制过程中的控制流程分解并形成匹配关系，使得策略步骤、控制流程由真实的现场数据包回放匹配形成不同细节和范围的数据包、流程和场景。简化了现有单纯软件模拟过程中的数据融合和处理接口。同时降低了软件模拟的开发周期和安全性隐患。
[0064]本发明的基于CAN总线的流程的安全模拟系统，将策略步骤、控制流程与真实的现场数据包直接匹配，形成不同细节和范围的数据包、流程和场景。极大简化了模块、过程和系统间调用和协调数据的复杂性，简化了数据接口结构，降低了干扰数据和错误数据形成的几率，提高了流程模拟的数据可靠性。
【附图说明】
[0065]图1为本发明的基于CAN总线的流程的安全模拟方法的流程示意图；
[0066]图2为本发明的基于CAN总线的流程的安全模拟系统的架构示意图。
【具体实施方式】
[0067]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。
[0068]如图1所示，本实施例的基于CAN总线的流程的安全模拟方法的主要步骤包括:
[0069]sOl，采集真实系统的CAN总线上的实时数据;实时数据至少包括控制数据和状态数据；
[0070]s02，将真实系统的CAN总线上的实时消息和实时数据与实时数据的时间信息封装为实时数据包；
[0071]s03，定义真实系统运行场景模型，形成真实系统的工作现场的流程片段；
[0072]s04，根据状态片段或状态片段的组合，组合实时数据包，形成运行场景数据；
[0073]s05，根据模拟系统的模拟过程，顺序输出运行场景数据，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据。
[0074]步骤sOl中还包括以下步骤中的一种或几种:
[0075]采集真实系统的CAN总线上的实时数据的时间信息；
[0076]采集真实系统的CAN总线上的实时消息;实时消息至少包括控制消息和状态消息。
[0077]步骤s02中还包括以下步骤中的一种或几种:
[0078]封装实时数据与实时数据的时间信息为第一类型实时数据包；
[0079]封装实时消息与实时数据的时间信息为第二类型实时数据包；
[0080]封装实时消息与实时数据为第三类型实时数据包。
[0081]步骤s03中还包括以下步骤中的一种或几种:
[0082]定义工作现场的单一流程片段；
[0083]定义工作现场的连续流程片段；
[0084]定义工作现场的复合流程片段；
[0085]定义工作现场的连续的复合流程片段；
[0086]工作现场的触发流程片段；
[0087]工作现场的异常流程片段。
[0088]步骤s04中还包括以下步骤中的一种或几种:
[0089]形成单一运行场景数据；
[0090]形成并发运行场景数据；
[0091 ]形成触发运行场景数据；
[0092]形成异常运行场景数据。
[0093]步骤s05中还包括以下步骤中的一种或几种:
[0094]根据模拟过程，顺序输出运行场景数据的流程片段，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据的流程片段；
[0095]根据模拟过程，顺序输出运行场景数据的实时数据包，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据的实时数据包。
[0096]本发明的基于CAN总线的流程的安全模拟方法，将现场真实数据与模拟控制策略和真实控制过程中的控制流程分解并形成匹配关系，使得策略步骤、控制流程由真实的现场数据包回放匹配形成不同细节和范围的数据包、流程和场景。简化了现有单纯软件模拟过程中的数据融合和处理接口。同时降低了软件模拟的开发周期和安全性隐患。
[0097]如图2所示，相应的，本实施例的基于CAN总线的流程的安全模拟系统包括现场数据采集装置01、采集数据封装装置02、数据场景定义装置03、数据场景封装装置04和模拟场景导入装置05，其中:
[0098]现场数据采集装置01，用于采集真实系统的CAN总线上的实时数据;实时数据包括控制数据和状态数据；
[0099]采集数据封装装置02，用于将真实系统的CAN总线上的实时消息和实时数据与实时数据的时间信息封装为实时数据包；
[0100]数据场景定义装置03，用于定义真实系统运行场景模型，形成真实系统的工作现场的流程片段；
[0101 ]数据场景封装装置04，用于根据状态片段或状态片段的组合，组合实时数据包，形成运行场景数据；
[0102]模拟场景导入装置05，用于根据模拟系统的模拟过程，顺序输出运行场景数据，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据。
[0103]数据采集装置01中还包括以下装置一个或多个:
[0104]采集真实系统的CAN总线上的实时数据的时间信息的装置；
[0105]采集真实系统的CAN总线上的实时消息的装置。
[0106]采集数据封装装置02中还包括一个或多个以下装置:
[0107]封装实时数据与实时数据的时间信息为第一类型实时数据包的装置；
[0108]封装实时消息与实时数据的时间信息为第二类型实时数据包的装置；
[0109]封装实时消息与实时数据为第三类型实时数据包的装置。
[0110]数据场景定义装置03中还包括以下装置一个或多个:
[0111]定义工作现场的单一流程片段的装置；
[0112]定义工作现场的连续流程片段的装置；
[0113]定义工作现场的复合流程片段的装置；
[0114]定义工作现场的连续的复合流程片段的装置；
[0115]工作现场的触发流程片段的装置；
[0116]工作现场的异常流程片段的装置。
[0117]数据场景封装装置04中还包括以下装置一个或多个:
[0118]形成单一运行场景数据的装置；
[0119]形成并发运行场景数据的装置；
[0120]形成触发运行场景数据的装置；
[0121 ]形成异常运行场景数据的装置。
[0122]模拟场景导入装置05中还包括以下装置一个或多个:
[0123]根据模拟过程，顺序输出运行场景数据的流程片段，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据的流程片段的装置；
[0124]根据模拟过程，顺序输出运行场景数据的实时数据包，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据的实时数据包的装置。
[0125]本发明的基于CAN总线的流程的安全模拟系统，将策略步骤、控制流程与真实的现场数据包直接匹配，形成不同细节和范围的数据包、流程和场景。极大简化了模块、过程和系统间调用和协调数据的复杂性，简化了数据接口结构，降低了干扰数据和错误数据形成的几率，提高了流程模拟的数据可靠性。
[0126]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
【主权项】
1.基于CAN总线的流程的安全模拟方法，主要步骤包括: sOl，采集真实系统的CAN总线上的实时数据； s02，将真实系统的CAN总线上的实时消息和实时数据与实时数据的时间信息封装为实时数据包； s03，定义真实系统运行场景模型，形成真实系统的工作现场的流程片段；s04，根据状态片段或状态片段的组合，组合实时数据包，形成运行场景数据；s05，根据模拟系统的模拟过程，顺序输出运行场景数据，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据。2.如权利要求1所述的基于CAN总线的流程的安全模拟方法，所述步骤sOl中还包括以下步骤中的一种或几种: 采集真实系统的CAN总线上的实时数据的时间信息； 采集真实系统的CAN总线上的实时消息。3.如权利要求1所述的基于CAN总线的流程的安全模拟方法，所述步骤s02中还包括以下步骤中的一种或几种: 封装实时数据与实时数据的时间信息为第一类型实时数据包； 封装实时消息与实时数据的时间信息为第二类型实时数据包； 封装实时消息与实时数据为第三类型实时数据包。4.如权利要求1所述的基于CAN总线的流程的安全模拟方法，所述步骤s03中还包括以下步骤中的一种或几种: 定义工作现场的单一流程片段； 定义工作现场的连续流程片段； 定义工作现场的复合流程片段； 定义工作现场的连续的复合流程片段； 工作现场的触发流程片段； 工作现场的异常流程片段。5.如权利要求1所述的基于CAN总线的流程的安全模拟方法，所述步骤s04中还包括以下步骤中的一种或几种: 形成单一运行场景数据； 形成并发运行场景数据； 形成触发运行场景数据； 形成异常运行场景数据。6.如权利要求1所述的基于CAN总线的流程的安全模拟方法，所述步骤s05中还包括以下步骤中的一种或几种: 根据模拟过程，顺序输出运行场景数据的流程片段，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据的流程片段； 根据模拟过程，顺序输出运行场景数据的实时数据包，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据的实时数据包。7.基于CAN总线的流程的安全模拟系统，包括现场数据采集装置(01)、采集数据封装装置(02)、数据场景定义装置(03)、数据场景封装装置(04)和模拟场景导入装置(05)，其中: 现场数据采集装置(01)，用于采集真实系统的CAN总线上的实时数据； 采集数据封装装置(02)，用于将真实系统的CAN总线上的实时消息和实时数据与实时数据的时间信息封装为实时数据包； 数据场景定义装置(03)，用于定义真实系统运行场景模型，形成真实系统的工作现场的流程片段； 数据场景封装装置(04)，用于根据状态片段或状态片段的组合，组合实时数据包，形成运行场景数据； 模拟场景导入装置(05)，用于根据模拟系统的模拟过程，顺序输出运行场景数据，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据。8.如权利要求7所述的基于CAN总线的流程的安全模拟系统，所述数据采集装置(01)中还包括以下装置一个或多个: 采集真实系统的CAN总线上的实时数据的时间信息的装置； 采集真实系统的CAN总线上的实时消息的装置。9.如权利要求7所述的基于CAN总线的流程的安全模拟系统，所述采集数据封装装置(02)中还包括一个或多个以下装置: 封装实时数据与实时数据的时间信息为第一类型实时数据包的装置； 封装实时消息与实时数据的时间信息为第二类型实时数据包的装置； 封装实时消息与实时数据为为第三类型实时数据包的装置。10.如权利要求1所述的基于CAN总线的流程的安全模拟系统，所述数据场景定义装置(03)中还包括以下装置一个或多个: 定义工作现场的单一流程片段的装置； 定义工作现场的连续流程片段的装置； 定义工作现场的复合流程片段的装置； 定义工作现场的连续的复合流程片段的装置； 工作现场的触发流程片段的装置； 工作现场的异常流程片段的装置。 数据场景封装装置(04)中还包括以下装置一个或多个: 形成单一运行场景数据的装置； 形成并发运行场景数据的装置； 形成触发运行场景数据的装置； 形成异常运行场景数据的装置。 模拟场景导入装置(05)中还包括以下装置一个或多个: 根据模拟过程，顺序输出运行场景数据的流程片段，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据的流程片段的装置； 根据模拟过程，顺序输出运行场景数据的实时数据包，或响应模拟过程，输出相应的运行场景数据的实时数据包的装置。
【文档编号】H04L12/40GK105897485SQ201610392458
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年6月6日
【发明人】李 荣, 赵京坡, 黎兰, 黄辉, 刘杰, 张帆, 李向阳, 赵龙飞, 谢静, 李博, 敖鹰, 李仁洙, 刘琥, 郑宇峰, 董志涛, 杜鹏飞
【申请人】北京航天发射技术研究所, 中国运载火箭技术研究院